Пазонний спосіб моделювання первинних джерел енергосистеми з енергоносіями різноманітної природи

Пазонний спосіб моделювання первинних джерел енергосистеми з енергоносіями різноманітної природи, що включає інтегральну модуляцію енергоємного параметра пазонних систем електричної структури, що з'єднують відповідно до структури оригіналу, складають еквівалентні схеми зв'язків і чинних обертальних сил, будують математичну модель щодо узагальнених координат, сил, швидкостей і імпульсів, складають за еквівалентною схемою та математичною моделлю, використовуючи систему електромеханічних аналогій, електричну схему пазонної моделі, знаходять за граничними відхиленнями узагальнених динамічних перемінних і параметрів параметри електричної пазонної системи, за динамічними перемінними і параметрами визначають їх критичні й амплітудні значення, складають комбіновану модель оригіналу, що включає механічну схему заміщення первинного двигуна й електричної схеми електричної машини, уводять систему аналогій між залежностями перемінних і параметрів оригіналу і моделі, відповідно до магнітного потоку та струму збудження від потокозчеплення та струм у накачування, струму порушення та струм у навантаження від струму потужності і струму параметрично збуджуваних коливань, швидкості обертання ротора та струму збудження від частоти і струму накачування, динамічної магнітної провідності і просторової координати від динамічної індуктивності і часу, який відрізняється тим, що задають напруги і частоти ви ходів, опори навантаження резонансних контурів первинних перетворювачів, вибирають N, де N=1, 2, 3, ..., первинних джерел і природу їхніх енергоносіїв, електричні схеми заміщення первинних двигунів, типи й електричні схеми первинних перетворювачів, складають електричні моделі первинних джерел і способи вмикання їх у стр уктуру енергосистеми, визначають розміри основних елементів електричної схеми, магнітні електричні A (54) ПАЗОННИЙ СПОСІБ МОДЕЛЮВАННЯ П ЕРВИННИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГОСИСТЕМИ З ЕНЕРГОНОСІЯМИ РІЗ НОМАНІТНОЇ ПРИРОДИ 43056 DW - збільшення енергії у резонансному контурі за період модуляції реактивності; m o=m up і m o=m - відповідні глибини модуляції для нелінійного й оптимального режимів, порівнюють, регулюють режимні параметри енергосистеми і розподіляють енергію первинних джерел між комплексним навантаженням і блоками ре зервування енергосистеми, знаходять з урахуванням системи електромеханічної аналогії, комбінованої моделі первинних джерел і механічних схем заміщення характеристики, параметри та конструкції механічних частин первинних двигунів, що використовують енергоносії різноманітної природи. Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використаний для аналогового фізикоматематичного моделювання лінійних, нелінійних і нелінійно-параметричних первинних джерел з енергоносіями різноманітної природи. Відомий спосіб математичного моделювання фізичних процесів у резонансній системі з періодичною зміною реактивності (Полное собрание трудов. Т. II. / Под ред. С.М. Рытова. - М.: АН СССР, 1947. - С.396, 89). Повний розгляд явища виникнення коливань під час параметричного збуджування призводить до лінійних диференціальних рівнянь із періодичними коефіцієнтами. Наприклад, у випадку зміни ємності С системи за законом: З цього рівняння очевидно, що порушення коливань можливе за умов, коли амплітуда q буде постійно зростати, а матеріальна частина h (характеристичний показник) буде абсолютно більшою за V. Характеристичний показник h, який визначає стійкість (або нестійкість) рішення рівняння Матьє, залежить винятково від параметрів m і l і якісно зображується у вигляді стійких і нестійких (заштри ховані на фіг. 1) зон, розташованих біля зна2 w1 чень n = = 1, 2, 3 ..., де n – номер зони нестійкоV сті. Межі для першої зони нестійкості (n=1) визначаються кривими: 1 1 = (1 + m cos nt ), C C 1+ де Cо - статична ємність контур у; C - Cmin m = max - глибина модуляції ємності; Cmax + Cmin Сmax i Cmin - максимальна та мінімальна амплітуди зміни ємності; n - генератора збуджування (накачування). Нехай маємо таке вираження для заряду: q = ò idt , тоді дістанемо рівняння: L де d2 q dq 1 +R + (1 + m cos nt ) q = 0, dt C dt 2 4+ ³ t можна ³ 1 m2 4 - 4V 2 , 2 2 2w1 m + m2 - 64V 2 ³ ³ 3 n 4+ 2 2 m - m2 - 64V 2 . 3 2 e. p Під час експериментального дослідження лінійного коливального контур у з періодичною зміною параметру реактивності амплітуда коливань швидко зростала доти, поки не наступав пробій ізоляції конденсаторів контуру або провідних проводів. Для одержання стаціонарних коливань необхідно було ввести відповідну нелінійність. Проте, ви ходячи з матеріалів названого джерела, вихідна потужність коливального контуру не фіксувалася (мабуть, через пробої), а сам параметричний ефект не був використаний для побудови електричних машин із високим к. к. д., у тому числі більшим за одиницю. Причому, як встановлено авторами запропонованого винаходу, спочатку треба було збуджувати стаціонарні коливання в нелінійній параметричній системі, а потім зменшувати нелінійність до досягнення максимального к. к. д. Відомий спосіб математичного моделювання змушених коливань у контурі з ємністю, що періодично змінюється (фіг. 2а) (Эткин B.C., Гермен x+ l (1 + m1 cos 2t) x = 0, де x= n m> .. .. 2 w1 Для перевірки можливості збуджування електричних коливань у коливальній системі з періодичною зміною одного з реактивних параметрів необхідно виконати умову: L і R - iндуктивність і активні втрати резонансного контуру. R 4 - 4 V2 ³ для другої зони нестійкості: (1) За допомогою перетворення q = e 2L призвести рівняння (1) до вигляду m2 d2 x nt 1 R ; t = ; w2 = ; 2d = ; 0 2 dt 2 C0 L 2 mw2 2d 2 4w1 0 ;n = ;l = . 2 n n w1 Таким чином, математична задача (модель) зводиться у розглянутому випадку до лінійного диференційного рівняння Матьє, при цьому рішення для заряду описується виразом 2 w1 = w 2 - d 2 ; m1 = 0 q = C1e ( h - V ) t c( t) + C 2 e - ( h + V ) t c( - t) . 2 43056 зон Н.М. Параметрические системы СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Сов. Радио. 1964. - С. 352, 10, 13, рис.1.5, С.25, 29). Рівняння (модель), які описують фізичні процеси, в такому контурі можна записати таким чином: L (від 200 до 800%). Одним із феноменів вважається так званий ефект Біфальда-Брауна. Цей, відкритий більш ніж півстоліття тому ефект, полягає у такому: у пласкому конденсаторі, що складається з двох пластин, створюється рушійна сила, спрямована убік позитивно зарядженої пластини. Існує декілька патентів по даному ефекту (наприклад, англійський патент № 300311 від 15.02.1927, патент США № 3182206 від 01.06.1965 і ін.). У патентах Брауна Т.Т. утворювана сила пояснюється дією потенційного електричною поля. Подібна ідея прослідковувається й у концепціях Тесли. У 80-х роках А. Чернетський демонстрував вихід "вільної" енергії в устрої більше спожитої, що було підтверджено фізиком Т. Путхо фом, тобто к. к. д. більше одиниці. У США запатентовано схеми, аналогічні схемі Чернетського (патенти США №№ 5416391 і 5449989). У 1995 р. у США був виданий патент Т. Каваї на винахід "Генератор сили, що рухається" (патент США № 5436518). Ефективність генератора Каваї складає 318%. Існують також інші запатентовані моделі (патент США № 487798З). У деяких системах для одержання надлишкової потужності використовується принцип перемінного екранування й відкриття потенційною поля, тобто потенціал змінюється у часі (патент США № 3879622). Необхідно відзначити, що питома частина феноменології, непоясненої в рамках існуючих концепцій, пов’язана з поведінкою об’єктів, які володіють спином або кутовим моментом гіроскопів, роторів або електромагнітного поля. Цікавим є патент США № 4897592: генератор надлишкової потужності при споживанні 24 кВт виробляє 220 кВт. Ефект досягається під час обертання ротора в потенційному електростатичному полі та зникає за швидкості обертання меншої визначену. Про необхідність створення визначеної швидкості обертання для досягнення ефекту говорять також інші експерименти. Розроблені локальні системи і технології "ЮСМАР" (м. Кишинів, Молдова, академ. Ю. Потапов) запатентовані в 42 країнах світу. Системи "ЮСМАР" підлягали чисельним перевіркам і тестуванням у ЦСКБ (м. Самара, Росія), НВО "Конар" (м. Київ, Україна), ракетно-космічній корпорації "Енергія" (м. Москва, Росія), Національному ядерному центрі (м. Лос-Аламос, США). У результаті було з'ясовано, що на один кВт спожитої енергії система виробляє два кВт тепла. А. Ми хайличенко (Включите резонанс. Дмитрук М. // Науковий світ. - К. – 1997. - № 6. - С. 2629) послідовно з двигуном на 220 В уключив конденсатор і підключив устрій до бензинового генератора на 127 В, потужністю 0,5 кВт, на виході двигуна енергія була потужністю 1,5 кВт, струм 0,5 А, тобто к. к. д. за потужністю набагато більший за одиницю. У основі фізичного процесу був резонанс. На найкращих двигунах А. Ми хайличенка вдавалося збільшити їхню потужність у 1015 разів. Пізніше відділ теоретичних проблем РАН видав позитивний відгук на перетворювач електромагнітної енергії А. Ми хайличенка. У цьому документі старший науковий співробітник Н.Н. Нивеський і науковий секретар відділу А.И. Долгов написали, що перевірений ними пристрій є вкрай перс d2 q dq q +R + [1 + m sin(2wt + y )] = e m sinwt , (1а) dt 2 dt C0 де emsin wt – зовнішній вплив Рішення набуває такого вигляду: q = Q0 sin(wt + e) . Вважаємо, що система знаходиться поблизу резонансу, увівши позначення 2a = R 2 1 e ; w0 = @ w 2; E = m , L LC0 L призведемо рівняння до такого вигляду: d2 q dq + 2a + w2 q[1 + m sin(2wt + y )] = E sinwt . 0 dt dt 2 Після відповідних перетворень дістанемо потужність, що виділяється на навантаженні Rн контуру: e 2mRн ( + cos y ), R2 (1- b2 ) m wL 2R b = Q £ 1; Q = або m £ , 2 R wL P= (2) (3) де Q - добротність контур у. Аналіз виразу (2) показує, що за b=1 і соsy=0, потужність на навантаженні прагне до нескінченності, що наведено на фіг. 2б (цит. лит. Эткин В.С., Гермензон Е.М. - С. 13, pиc. 1.5). Співвідношення (3) показують, що стаціонарні коливання спостерігаються, якщо виконується третє співвідношення. Для одержання нестійких (зростаючих) коливань необхідно виконання умови m> 2R . wL (4) Недоліками відомих те хнічних рішень є обмежені функціональні та структурні можливості, для практичної мети використовуються тільки питання збуджування стійких коливань у параметричному контурі, описуються тільки електронні системи. Таким чином, Мандельштамом, Паналексі та іншими вченими було показано, що в електронній резонансній системі з реактивністю, що періодично змінюється, можливі нестійки (експоненціально наростаючі) коливання і необмежно зростаюча потужність. Проте ці явища не були дотепер використані на практиці для одержання високих к. к. д. Систем, тобто прагнули, навпаки, одержати стійкі стаціонарні процеси. На даний момент відомо біля двох десятків пристроїв, що мають к. к. д. більший за одиницю 3 43056 пективним, завдяки використанню стандартних елементів і більш низького рівня шумів порівняно з пристроєм А.В. Чернетського. Слід зазначити, що в технічних рішеннях немає чіткого пояснення фізичних процесів, що відбуваються в них, а також не побудована, не обгрунтована і не доведена теоретична основа їхнього принципу дії, що сприяє одержанню к. к. д. більшого за одиницю. Найближчим до запропонованого технічним рішенням є пазонний спосіб моделювання електричних машин (патент РФ № 2132786 опубл. 10.09.1999, бюл. № 25). що включає інтегральну модуляцію енергоємного параметра пазонних систем електричної структури, що з'єдн ують відповідно до структури оригіналу, складають еквівалентні схеми зв'язків і діючих обертальних сил, будують математичну модель щодо узагальнених координат, сил, швидкостей і імпульсів, складають за еквівалентною схемою і математичною моделлю, використовуючи систему електромеханічних аналогій, електричну схему пазонної моделі, знаходять за граничними відхиленнями узагальнених динамічних перемінних і параметрів параметри електричної пазонної системи, за динамічними перемінними та параметрами визначають їх критичне й амплітудне значення, складають комбіновану модель оригіналу, що включає механічну схему заміщення первинного двигуна й електричної схеми електричної машини, уводять систему аналогій між залежностями перемінних і параметрів оригіналу і моделі, відповідно до магнітною потоку і струму збудження від потокозчеплення і струму накачування, струму зб удження і струму навантаження від струму накачування і струму параметрично збуджуваних коливань, швидкості обертання ротора і струму збудження від частоти і струму накачування, динамічної магнітної провідності і просторової координати від динамічної індуктивності і часу. Недоліками відомого технічного рішення є теоретично необгрунтована можливість збільшення к. к. д. первинних джерел до 100% і одержання к. к. д. більшого за одиницю, обмежені функціональні можливості (моделюються тільки електричні машини), ефективно не використовуються в енергосистемі первинні джерела з енергоносіями різноманітної природи. В основу винаходу поставлено задачу теоретичного обгрунтування можливості збільшення к. к. д. первинних джерел до більшого за одиницю, розширення функціональних можливостей і підвищення ефективності первинних джерел енергосистеми з енергоносіями різноманітної природи. Такий технічний результат досягається тим, що пазонний спосіб моделювання первинних джерел енергосистеми з енергоносіями різноманітної природи, що включає інтегральну модуляцію енергоємного параметра пазонних систем електричної структури, що з'єдн ують відповідно до структури оригіналу, складають еквівалентні схеми зв'язків і чинних обертальних сил, будують математичну модель щодо узагальнених координат, сил, швидкостей і імпульсів, складають за еквівалентною схемою та математичною моделлю, використовуючи систему електромеханічних аналогій, елект ричну схему пазонної моделі, знаходять за граничними відхиленнями узагальнених динамічних перемінних і параметрів параметри електричної пазонної системи, за динамічними перемінними та параметрами визначають їх критичні й амплітудні значення, складають комбіновану модель оригіналу. що включає механічну схему заміщення первинного двигуна й електричної схеми електричної машини, уводять систему аналогій між залежностями перемінних і параметрів оригіналу і моделі, відповідно магнітного потоку і струму збудження від потокозчеплення і струму накачування, струму збудження і струму навантаження від струму потужності і струму параметрично збуджуваних коливань, швидкості обертання ротора і струму збудження від частоти і струму накачування, динамічної магнітної провідності і просторової координати від динамічної індуктивності і часу, відповідно до винаходу задають напруги і частоти виходів опори навантаження резонансних контурів первинних перетворювачів, вибирають N, де N=1, 2, 3, ..., первинних джерел і природу їхніх енергоносіїв, електричні схеми заміщення первинних двигунів, типи й електричні схеми первинних перетворювачів, складають електричні моделі первинних джерел і способи вмикання їх у структур у енергосистеми, визначають розміри основних елементів електричної схеми, магнітні, електричні і геометричні параметри первинних перетворювачів, одержують статичні і динамічні характеристики і параметри керованих нелінійних реактивностей первинних перетворювачів, визначають коефіцієнти функцій, апроксимуючи реактивності, розраховують і виконують графіки залежностей глибини модуляції m і глибини інтегральної модуляції m u реактивностей від інтенсивності поля накачування x, визначають по графіках залежностей m(x) і вихідні координати амплітуд Xu полів накачування, що відповідають максимальному гранічному значенню (mÞ1) m n глибини модуляції, знаходять по графіках m u(x) вихідні значення глибини інтегральної модуляції m uu, які відповідають координатам Xu, вибирають робочі значення глибини інтегральної модуляції m up відповідно до співвідношення m up=(1,3...1,6)m u, знаходять по графіках m u(x) значення робочих амплітуд Хp полів накачування нелінійних режимів роботи первинних перетворювачів по обраних значеннях m up, установлюють частоти і потужності полів накачування первинних двигунів відповідно до обраних зон нестійкості, елементів електричних схем заміщення й амплітуд Xp, включають первинні джерела в стр уктур у енергосистеми, параметрично збуджують стаціонарні коливання у резонансних контурах первинних перетворювачів, зменшують і регулюють нелінійності в резонансних контурах, переходять у лінійні режими і при досягненні максимальних к. к. д. первинними джерелами визначають оптимальні параметри й енергетичні режими контурів накачування, знаходять по обмеженнях припустимі межі зміни струмів, напруг зміщення і частот полів накачування, одержують к. к. д. первинних джерел більших за одиницю при 2d виконанні умов m> m > , (m-pd)